Badanie wpływu czynników środowiskowych na zakwity

Nr rejestracyjny: 2016/20/T/ST10/00214; Kierownik projektu: mgr Agata Cieszyńska
Badanie wpływu czynników środowiskowych na zakwity fitoplanktonu w Morzu Bałtyckim na
podstawie modeli numerycznych oraz istniejących baz danych
Ląd, woda, powietrze to trzy sfery egzystowania organizmów żywych. Wielu z nas, ludzi, zwierząt
myślących, niejednokrotnie nie zdaje sobie sprawy jak bardzo te trzy obszary są ze sobą połączone, a nawet
rzec by można, ściśle sprzężone. Faktem niepodważalnym, naukowo udowodnionym jest, że to co dzieje się
w jednej ze sfer niewątpliwie wpływa czy też w niedalekim lub bardzo odległym czasie wpłynie na to, co
odbywa się w pozostałych dwóch. Rdzeniem zagadnień, którymi zajmuje się doktorant, autor niniejszej
pracy, jest funkcjonowanie ekosystemu morskiego, a dokładniej Morza Bałtyckiego. Młody naukowiec
uwagę swoją skupia na wpływie czynników środowiskowych na zakwity fitoplanktonu
w badanym zbiorniku, a szczególne zainteresowanie kieruje w stronę sinic. Jednym z aspektów, który
analizuje jest to w jakim stopniu my ludzie, mieszkańcy krajów nadbałtyckich, Polacy wpływamy na
kondycję morza. Czy działalność człowieka, moja, twoja, nasza w kolaboracji lub interrupcji innych
czynników środowiskowych może znacząco wpłynąć na intensywność, lokalizację dystrybucję i zasięg
zakwitów fitoplanktonu gdzieś tam na Bałtyku?
Zdefiniujmy morze jako jeden spójny żyjący organizm, który ma swoje lepsze i gorsze dni, na
którego kondycje wpływa pogoda, otaczające środowisko, miejsce w którym się znajduje, inne organizmy,
a także wiążące go z nimi relacje czy też bezpośrednie połączenia. Czy w takim ujęciu morze nie
przypomina nam człowieka? Owszem. To, co dzieje się we wnętrzu akwenu zależy niewątpliwie od
warunków atmosferycznych, dostępu do oceanu lub jego braku, połączeń z innymi akwenami, lokalizacji
geograficznej, tego, co tkwi w jego wnętrzu i jakie jest jego podłoże, a także ludzkiej działalności. Wniosek
jest prosty – czynników wpływających na stan morza, w przypadku opisywanych badań, Bałtyku, jest wiele,
przy czym należy zwrócić uwagę, iż te powyżej wymienione stanowią tylko ogólny zbiór wpływających na
ekosystem bałtycki elementów. Doktorant postawił sobie za zadanie, aby wszystkie te czynniki dokładnie
obserwować, zbadać i przeanalizować. Dokonanie zamierzonego celu nie jest jednak proste, zarówno pod
względem merytorycznym, organizacyjnym jak i technicznym. Należy bowiem szczegółowo zaplanować tok
badań uwzględniając szereg możliwości potencjalnego wpływu konkretnych procesów na inne. Następnie
obserwować je i dogłębnie studiować. Jak zatem zbadać tak wiele sprzężonych ze sobą zjawisk? Jak,
skupiając się na badaniu morza, obserwować jednocześnie atmosferę i ląd? Kluczem do sukcesu w tego
rodzaju tematyce naukowej okazują się wysoce wyspecjalizowane, kompleksowe systemy numeryczne,
które symulują warunki danego obszaru z bardzo dobrym przybliżeniem. Systemy te zwane są modelami
numerycznymi i stanowią narzędzie powszechnie stosowane w obszernej dziedzinie wiedzy jaką jest
oceanologia.
Doktorant, jako bazę, postanowił użyć dwóch istniejących już modeli numerycznych, jednak
w trakcie swoich prac wprowadza do nich znaczące modyfikacje, których zadaniem jest sprawić, aby
finalnie pozyskany trójwymiarowy model przeznaczony do badań obszaru Morza Bałtyckiego stanowił jak
najmniejsze uproszczenie i jak najdokładniejszą aproksymację warunków rzeczywistych omawianego
obszaru. Pierwszym z używanych przez młodego naukowca modeli jest Princeton Ocean Model (POM,
www.ccpo.odu.edu/POMWEB/), który stanowi bazę hydrodynamiczną systemu i odpowiada za aspekty
fizyczne modelowania środowiska morskiego. Drugim z używanych bazowych modeli jest Ecological
Regional Ocean Model (ERGOM, www.ergom.net/) rozwinięty i dostosowany do symulowania Bałtyku
przez niemieckich naukowców w Leibniz Institute for Baltic Research (IOW). Drugi z wymienionych
systemów, w pracy doktoranta, pełni rolę bazy biogeochemicznych procesów, które młody naukowiec
analizuje, modyfikuje do swoich celów jeżeli jest taka konieczność i implementuje do tworzonego przez
siebie kompleksowego systemu numerycznego Morza Bałtyckiego.
Bałtyk zasiedla ponad 700 gatunków fitoplanktonu. Wiele z tych miokroorganizmów nie zostało
jeszcze zbadanych. Doktorant w swojej pracy bazuje na trzech głównych grupach funkcyjnych
fitoplanktonu, z których jedną – sinice – planuje podzielić wyróżniając jej dwa podtypy. Co natomiast z
pozostałymi gatunkami? Czy są one nieważne? Oczywiście, że są ważne i tak jak inne ‘składniki’ toni
morskiej wpływają na kondycję akwenu. Młody naukowiec planuje w swoim systemie dodać komponent,
który odpowiadał będzie za zdolność samoorganizacji mikrospołeczności bałtyckiej. Finalnie, model
numeryczny oprócz zdefiniowanych grup funkcyjnych fitoplanktonu symulował będzie również operacyjnie
inne, mniej znane lub nieznane w ogóle organizmy fitoplanktonowe.
Omawiana praca ma charakter nowatorski i poprowadzi do poprawnego, dogłębnego zrozumienia
fizycznego, ekologicznego oraz chemicznego zróżnicowania środowiska morskiego. Co więcej, działania te
umożliwią szczegółową prezentację różnorakich czynników w procesach biogeochemicznych oraz ich wkład
w determinowanie stanu środowiska Morza Bałtyckiego. Wspomniane czynniki oraz ich wpływ na bałtyckie
procesy, dzięki analizie numerycznej, zostaną skwantyfikowane. Rezultaty opisywanych analiz mają szansę
pomóc w polepszeniu jakości życia ludności zamieszkującej nadmorskie państwa nadbałtyckie.